谈建筑掺混合材料的硅酸盐水泥的应用
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作者: 程 胜
摘要：为了调整水泥强度等级，扩大使用范围，改善水泥的某种性能，增加水泥的品种和产量，充分利用工业废料，减低水泥成本，可以在硅酸盐水泥中掺入一定量的混合材料。
关键词：建筑;掺混合材料;硅酸盐;水泥;应用
为了调整水泥强度等级，扩大使用范围，改善水泥的某种性能，增加水泥的品种和产量，充分利用工业废料，减低水泥成本，可以在硅酸盐水泥中掺入一定量的混合材料。
1、普通硅酸盐水泥
根据GB175-1999定义：凡由硅酸盐水泥熟料、6%~15%混合材料、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通硅酸盐水泥（简称普通水泥），优号P・O。掺活性混合材料时，最大掺量不得超过15%，其中允许用不超过水泥质量5%石的窑灰〈水泥回转窑窑尾废气中收集下的粉尘）或不超过水泥质量10%的非活性混合材料来代替；掺非活性混合材料时，最大掺量不得超过水泥质量的10%。
1.1技术要求
凝结时间初凝不得早于45min，终凝不得迟于10h。强度和强度等级根据3d和28d龄期的抗折和抗压强度，将普通硅酸盐水泥划分为32.5、 32.51R， 42.5、 42.5R，52.5、 52.5R三个强度等级。
普通硅酸盐水泥的体积安定性、氧化镁含量、二氧化硫含量等其它技术要求与硅酸盐水泥相同。
1.2普通硅酸盐水泥的主要性能及应用
普通硅酸盐水泥中掺入不超过15%的混合材料，主要是为了调节强度等级、增加产量。与硅酸盐水泥的差别为早期强度稍低、水化热稍低、抗冻性稍差、碱度较低、耐蚀性和耐热性稍好、耐磨性和抗碳化性略有降低。
由于普通硅酸盐水泥的性质与硅酸盐水泥差别不大，因此，两种水泥应用范围基本相同。但是有一些硅酸盐水泥不能用的地方普通硅酸盐水泥可以用，使得普通硅酸盐水泥成为建筑行业应用面最广、使用量最大的水泥品种。
2、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥
2.1技术要求
细度、凝结时间与体积安定性这三种水泥的细度、凝结时间、体积安定性要求与普通水泥相同。强度和强度等级这三种水泥根据3 d和28 d龄期的抗折和抗压强度划分为32.5、 32.5R，42.5、 42.51R， 52.5、 52.5R三个强度等级。各强度等级水泥的各龄期强度不得低于相应的数值。除上述技术要求外，国家标准还对这三种水泥的氧化镁含量、三氧化硫含量等作了明确规定。
2.2三种水泥主要性能及应用
矿渣水泥、火山灰质水泥和粉煤灰水泥都是在硅酸盐水泥熟料的基础上加入大量活性混合材料磨细制成的。由于三者所用的活性混合材料的化学组成与化学活性基本相同，因而三种水泥的大多数性质和应用相同或接近，即这三种水泥在许多情况下可替代使用。但由于这三种水泥所用活性混合材料的物理性质和表面特征等有些差异，又使得这三种水泥各自有着一些独特的性能与用途。
2.2.1三种水泥的共性
①凝结硬化慢、早期强度低、后期强度发展较快。主要原因是水泥中熟料含量少、二次水化又比较慢，导致3 d、7 d强度较低；后期由于二次水化的不断进行及熟料的继续水化，水化产物不断增多，使得水泥强度发展较快，后期强度可赶上甚至超过同强度等级的硅酸盐水泥。这三种水泥不宜用于早期强度要求高的工程，如冬季施工，现浇工程等。
由于粉煤灰表面非常致密，早期强度比矿渣水泥和火山灰质水泥还低。适合用于承载晚的工程。
②对温度敏感，适合高温养炉。这三种、水泥在低温下水化明显减慢，强度较低。采用高温养护时可大大加速活性混合材料的水化，并可加速熟料的水化，故可大大提高早期强度，且不影响常温下后期强度的发展。而硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，利用高温养护虽可提高早期强度， 但后期强度的发展受到影响，比一直在常温下养护的强度低。这是因为在高温下这二种水泥的水化速度很快，短时间内即生成大量的水化产物，这些水化产物对未水化水泥熟料颗粒的后期水化起到了阻碍作用。因此，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥不适合高温养护。
③耐腐烛性好。由于熟料少，水泥石抵抗流动淡水及硫酸盐等腐蚀介质的能力较强，因此，这三种水泥可用于有耐腐蚀要求的混凝土工程。
值得注意的是，如果火山灰水泥所掺入的是以Ca(OH)2为主要活性成分的烧粘土质混合材料。水化后水化铝酸钙数量较多，因而，这种火山灰质水泥抵抗硫酸盐腐蚀的能力较弱，不宜用于这类工程中。
④水化热小由于熟料少，使水化放热量大幅度降低，因此可用于大体积混凝土工程中。
⑤抗冻性差、耐磨性差，由于加人较多的混合材料，使水泥的需水量增加，水分蒸发后易形成毛细管通路或粗大孔隙，水泥石的孔隙率较大，导致抗冻性和耐磨性差。因此，不宜用于严寒地区水位升降范围内的混凝土工程和有耐磨要求的混凝土工程中。
⑥抗碳化能力差。由于这三种水泥水化产物中Ca(OH)2量很少，碱度较低，故抗碳化能力差。不宜用于CO2浓度高的环境中。但在一般工业与民用建筑中，它们对钢筋仍具有良好的保护作用。
2.2.2三种水泥的特性
①矿渣水泥。矿渣水泥的耐热性较好，可用于温度不高于200℃的混凝土工程中，如热工窑炉基础等。粒化高炉矿渣玻璃体对水的吸附能力差，即矿渣水泥的保水性差，易产生泌水而造成较多连通孔隙，因此矿渣水泥的抗渗性差，且干燥收缩也较普通水泥大，不宜用于有抗渗性要求的混凝土工程。
②火山灰水泥火山灰混合材料含有大量的微细孔隙，使其具有良好的保水性，并且在水化过程中形成的大量水化硅酸钙凝胶，使火山灰水泥的水泥石结构比较致密，从而具有较高的抗渗性和耐水性，可优先用于有抗渗要求的混凝土工程。但火山灰水泥长期处于干燥环境中时，水化反应就会中止，强度也会停止增长，尤其是已经形成的凝胶体还会脱水收缩并形成微细的裂纹，使水泥石结构破坏，因此火山灰水泥不宜用于长期处于干燥环境中的混凝土工程。
③粉煤灰水泥由于粉煤灰呈球形颗粒，比表面积小，对水的吸附能力差，因而粉煤灰水泥的干缩小、抗裂性好。但由于它的泌水速度快，若施工处理不当易产生失水裂缝，因而不宜用于干燥环境。此外，泌水会造成较多的连通孔隙、故粉煤灰水泥的抗渗性较差，不宜用于抗渗要求高的混凝土工程。
参考文献
[1]张志伟，建筑材料性能 [M].北京：中国建筑工业出版社，1997
[2]王力宏，建筑施工技术 [M].北京：中国建筑工业出版社，1995
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